DE2539294A1

DE2539294A1 - Vorrichtung zur fertigbearbeitung zylindrischer oberflaechen

Info

Publication number: DE2539294A1
Application number: DE19752539294
Authority: DE
Inventors: Stuart Edward Kalen
Original assignee: Cogsdill Tool Products Inc
Current assignee: Cogsdill Tool Products Inc
Priority date: 1975-01-24
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1976-07-29
Also published as: FR2298414B1; FR2298414A1; BE833141A; GB1476023A; US3930294A; DE2560428A1

Description

Vorrichtung zur Fertigbearbeitung zylindrischer Oberflächen

Eine senkrecht angeordnete Platte lagert ein Gehäuse, in "welchem zwei Rollenlager eine Spindel lagern, die an einem Ende einen Polierkopf und an dem anderen Ende eine Riemenscheibe zum Umlauf aufweist. Die Riemenscheibe ist ausgenommen, so daß sie eines der Lager übeikragt, um eine kompakte Vorrichtung zu bilden, und ist durch eine kreisförmige Platte mitteinander eng benachbart angeordneten und untereinander in Beziehung stehenden kreisförmigen Flanschen abgedichtet. Die Lager lagern eine Hülle, welche durch die Riemenscheibe zum Umlauf angetrieben wird und mit einem Dorn verbunden ist, der eine äußere oder innere kegelstumpfförmige Oberfläche aufweist. Zusammen mit diesem Dorn wird ein Käfig benutzt, in welchem sich kegelförmige Rollen befinden, der bei Berührung der kegelförmigen Oberfläche des Dornes die äußeren Berührungslinien der Rollen auf eine

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zylindrische Oberfläche fallen läßt. Auf dem Ende der umlaufenden Hülle gegenüber dem, das den Dorn lagert, ist ein Zylinder gelagert, in dem sich ein Kolben befindet, der mit dem Dorn oder dem Käfig verbunden ist, um eine Relativbewegung mit Bezug darauf auszuüben, welche die Rollen zurückzieht oder ausbreitet. Wenn bei einem Werkzeug die Innenfläche poliert werden soll, dann wird das Ende über dem Käfig und den Rollen in Stellung gebracht, Luft in den Zylinder eingelassen, um den Kolben unter einem vorhergegebenen Druck zu bewegen, so daß er die Rollen zur Zusammenwirkung mit der Oberfläche ausbreitet, während der Dorn und der Käfig im Umlauf angetrieben werden, um die Polierwirkung unter einem vorhergegebenen Druck zu erzagen. Dasselbe geschieht mit einer Stange oder einem Rohr, deren Außenfläche fertig bearbeitet werden soll, indem die Stange oder das Rohr in den Dorn und den Käfig eingesetzt wird und die Rollen unter dem Druck der Luft gegen die zu bearbeitende Außenseite ausgebreitet werden, so daß eine Polierwirkung darauf ausgeführt werden kann, während der Käfig und der Dorn zum Umlauf angetrieben werden. Bei jeder Betriebsweise erzeugt eine leichte Anordnung der Rollen im Winkel relativ zur Achse des Dornes und des Käfigs eine Vorschubbewegung für die Stange oder ein zylindrisches Element, um diese über den Werkzeugkopf vorwärts zu schieben. Bei dieser Anordnung kann der Durchmesser der zu polierenden zylindrischen Elemente schwanken, da die Rollen ungeachtet der schwankenden Durchmesser derselben unter einem vorgegebenen Druck in einen Eingriff mit der Oberfläche hineinbewegt werden.

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Es zeigen:

Pig. 1 die Seitenansicht einer Poliereinriclitung für Innenflächen von ¥erkstücken unter Anwendung der Merkmale der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, bei Darstellung einiger Teile im Schnitt,

Fig· 3 eine Ansicht einer Konstruktion ähnlich derjenigen nach Fig. 1 zur Verwendung beim Polieren der Außenfläche von Werkstücken und

Fig. h eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion bei Darstellung einiger Teile im Schnitt»

Eine Grundform 11 lagert eine hochstehende Platte 12 mit einer mittleren Öffnung 13» in die ein zylindrisches Gehäuse lh eingesetzt und daran befestigt ist. Das Gehäuse 14 ist hohl mit einem Satz von Lagern 15, die jeweils an einem Ende darin gelagert sind und durch eine Hülle 16 voneinander auf Abstand gehalten werden. An dem rechten Ende des Gehäuses 14 ist mittels einer Anzahl Schrauben 18 ein Flansch 17 befestigt, während an dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses ]h mittels einer Anzahl Schrauben 21 ein Ring 19 befestigt ist. Durch die Innenringe der Lager 15 wird eine Hülle 22 gelagert, die an einem Ende eine Antriebsschulter 23 und auf dem gegenüberliegenden

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Ende einen Verriegelungsring 24 aufweist, um die Hülle 22 in fester Beziehung zu dem Innenring der Lager 15 zu halten. Das Ende der Hülle 22 angrenzend an den Ringflansch 20 ist im Durchmesser vergrößert, um eine Lagerhülle 25 aufzunehmen.

Auf der Antriebsschulter 23 ist durch Zusammenwirkung mit den Oberflächen 27 eine Riemenscheibe Z6 gelagert, die einen Schlitz 28 aufweist. Ein in der Schulter 23 vorgesehener Stift erstreckt sich in den Schlitz 28 hinein· und erzeugt damit einen Antrieb von der Riemenscheibe. Das gegenüberliegende Ende des Stiftes 29 erstreckt sich in eine Ausnehmung 39 der Halterung 32 hinein, die durch einen Ring gegen eine Schulter 33 ^auf der Antriebsschulter 23 befestigt ist. Die Halterung 32 besitzt einen Ring 3^> der vor ihr durch eine Anzahl Schrauben 35 befestigt ist. An dem Ring 3** ist eine Hülle 36 befestigt, so daß ihr vorderes Ende das Ende 37 eines Verbinders 38 lagert. Ein auf dem vorderen Ende des Verbinders gebildetes Gewindeende 39 ist in eine Gewindeöffnung des Domes Μ eingeschraubt, der eine kegelstumpf förmig ausgebildete Außenfläche hat, Venn sich die Riemenscheibe dreht, dann dreht sich mit ihr die Hülle 22 und der Dorn 4i.

Auf der Platte 12 ist ein Motor hz mit einer Riemenscheibe (nicht gezeigt) gelagert, die mit einem Riemen h$ zusammenarbeitet, welcher an die Riemenscheibe 26 herangelegt ist, um

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einen Antrieb für diese zu bilden. An der Vorderseite der Platte 12 ist eine Abdeckung 44 befestigt, um die Riemenscheiben und den Riemen zu umfassen und sie abzudecken und eine unbeabsichtigte Berührung derselben zu verhindern. Eine Hülle 45 besitzt eine Schulter 46, gegen die ein Lager 47 durch einen Abstandshalter 48 zum Eingriff gebracht wird, der ebenso ein Lager 49 erfaßt, das mittels eines Verriegelungsringes 51 an der Hülle 45 befestigt ist. Auf ein Schulterförmiges Gewindeende 52 der Hülle 45 ist ein Käfig 53 aufgeschraubt, welcher eine Anzahl verjüngter Schlitze 54 enthält, in denen kegelförmige Rollen 55 entgegen einer Auswärtsbewegung in Zusammenwirkung mit der konischen Oberfläche auf de« Dorn 4i festgehalten werden. Der Abstandshalter 48 ist durch einen Stift 56 mit dem vorderen Ende einer Stange 57 verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Stange 57 ist durch einen Stift 58 an einer Hülle 59 befestigt, die an ihrem inneren Ende eine Schulter 61 aufweist. Eine Stange 6Z ist auf ihrem vorderen Ende mit einem Kopf 63 versehen, welcher bei Halterung gegen die Schulter 61 der Hülle 59 mittels eines Verriegelungsringes 65 zwischen zwei Drucklagern 64 befestigt ist. Die Stange 62 besitzt in ihrem abgelegenen Ende eine Gewindeöffnung, in welcher ein Gewindeende 67 einer Kolbenstange 66 befestigt ist. Ein Kolben auf der Stange 66 ist in einem Zylinder 68 gelagert, um dort eine Hin- und Herbewegung über eine kurze Strecke von etwa 1 Zoll auszuführen, und wird nach rechts

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bewegt, wenn Strömungsmittel durch eine Leitung 69 eingeführt wird, und nach links, wenn Strömungsmittel in eine Leitung eingeführt wird. Es wird vorzugsweise Luft als Strömungsmittel verwendet, obwohl Öl und andere Arten auch verwendet werden können. Der Stift 56 erstreckt sich durch einen Schlitz J2 in der Hülle 36, um die Vor- und Rückbewegung des Käfigs 53 zu gestatten und die Rollen 55 zurückzuziehen bzw. auszubreiten.

Auf dem äußeren Ende des Zylinders 68 ist mittels Stehbolzen und Muttern ¹Jk eine Anschlagkonsole 73 gelagert. Der Kolben besitzt eine sich forterstreckende Stange 75» deren Ende 76 gegen das Ende einer Stellschraube 77 anstößt, die nach innen und nach außen einstellbar ist und durch eine Stellschraub· in ihrer eingestellten Lage gehalten wird_e Diese steuert das Ausmaß der Zurückziehbewegung, welche der Käfig 53 erfährt, um das Zurückziehen der Rollen 55 beim Entfernen des Werkzeugs zu begrenzen und so das Ausmaß der für die Rollen 55 verlangten Auswärtsbewegung zu regulieren, wenn sie in eine Zusammenarbeit mit der Innenseite des zu polierenden Rohres hineinbewegt werden, und dadurch die Zeit des Arbeitstaktes zu kürzen. Auf der Hülle 59 sind Lagerringe 79 befestigt, um mit der Innenseite der Hülle 22 und der .Halterung 32 zur Ausführung einer relativen Drehbewegung dazwischen zusammenzuarbeiten.

Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt der Käfig 53 ein Futter 80 von erheblicher Länge, um ein Polieren eines rohrförmigen

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Werkstücks 81 von beträchtlicher Länge auf seiner Innenseite zu gestatten, nachdem das Ende des Rohres über die zurückgezogenen Rollen 55 des Käfigs 53 eingesetzt wurde, während der Motor den Käfig und den Dorn zum Umlauf antreibt.

Die Vorwärtsbewegung des Kolbens in dem Zylinder 68 dehnt die Rollen aus, so daß sie mit der Innenseite des ¥erkstückes 81 in Berührung kommen, welche unter einem durch die auf den Kolben wirkende Luft erzeugten, vorgegebenen Druck poliert wird. Das Werkstück kann während des Poliervorganges automatisch vorgeschoben werden, indem man eine leicht versetzte WinkelbeZiehung der Rollen mit Bezug auf die Achse des Käfigs 53 vorsieht. Unterhalb des Polierwerkzeugs ist eine Mulde 82 angeordnet, die das Werkstück 81 bei seiner Vorwärtsbewegung lagert. Die Mulde wird auf heberartigen Elementen

83 gelagert, die einstellbar sind, um die Mulde relativ zu der- Lagerung 8k auf- und abzubewegen. Unterhalb der Lagerung

84 ist eine Wanne 85 vorgesehen, um das Kühlmittel von dem Ende der Mulde aufzufangen, welches durch eine Öffnung 86 nach unten in dem Umwälztank innerhalb der Grundform 11 (nicht gezeigt) hineinströmt. Nachdem das Werkstück 81 in Zusammenwirkung mit dem Ring 3**· gelagert wurde, wird der Kolben innerhalb des Zylinders 68 nach innen bewegt, um den Dorn 4i in eine Zusammenwirkung mit dem Werkstück hineinzubewegen, welches während der Vollendung des Poliervorganges von den Enden der Rollen fortbewegt wird.

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Es wird nunmehr auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, welche eine ähnliche Vorrichtung zeigen, bei der das Gehäuse 14 mittels einer Anzahl Schrauben 87 an der Platte 12 befestigt ist. Die Lager 15 lagern die Hülse 22 zum Umlauf mit einem Lagerring 88 auf der Innenseite derselben, der in Zusammenwirkung mit einer Hülle 89 angeordnet ist, die darin umlaufen kann oder auch nicht₀ An der Hülle 22 ist zum Antrieb eines Dornes 92 mittels des Stiftes 29 in der oben beschriebenen Weise eine Riemenscheibe 91 befestigt. Der Dorn besitzt eine kegelstumpfförmige Oberfläche 93 auf der Innenseite, welche durch kegelstumpfförmige Rollen 94 erfaßt wird, die in einem Käfig 95 befestigt sind, dessen inneres Ende ein Lager 96 berührt, welches gegen die Hülle 89 anstößt. Hierdurch wird es dem Dorn 9% und dem Käfig 95 gestattet, sich unabhängig von der Hülle oder Buchse 89 zu drehen. Wenn der Dorn 92, der Käfig 85 und die Buchse oder Hülle 89 nicht gedreht werden sollen, dann wird anstelle des Lagers 96 ein Ring (nicht gezeigt) mit sich von gegenüberliegenden Seiten her erstreckenden Stiften eingesetzt, die sich in Öffnungen 90 der benachbarten Enden des Käfigs 95 und der Buchse 89 hineinerstrecken und eine relative Drehbewegung zwischen diesen verhindern. Um den Käfig 95 herum ist eine Feder 97 angeordnet, um den Käfig bei Darstellung in dieser Figur nach rechts zu drücken.

An dem rechten Ende des Gehäuses 14 ist mittels einer Anzahl Schrauben 99 ein Gehäuse 89 befestigt. Das Gehäuse besitzt

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eine zylindrische Öffnung 101, in der ein ringförmiger Kolben 102 gelagert und durch einen O-Ring 103 auf der Außenseite und einen O-Ring 104 auf der Innenseite abgedichtet ist. Der Kolben 102 weist eine Anzahl, und zwar acht, Federn 105 auf, welche ihn nach rechts drücken, wobei er gegen eine zwischenlegscheibenartige Platte 106 anstößt, die durch einen Verriegelungsring 107 an ihrem Platz befestigt ist. Das rechte Ende der Buchse 89 besitzt einen Kopf 109, welcher durch einen O-Ring 111 an der Oberfläche der Buchse 89 abgedichtet ist. Der Kolben 102 wird durch einen Verriegelungsring 110 fest an der Buchse 89 befestigt, so daß sich die Buchse mit dem Kolben vor- und zurückbewegen kann. Es ist ein Kanal 112 vorgesehen, welcher durch den Kopf 109 des Gehäuses 89 hindurchführt, um ein Strömungsmittel, wie beispielsweise Luft, in die Öffnung 101 einzuführen und den Kolben 102 darin vorwärts zu bewegen. ¥enn die Luft von dem Kolben entfernt wird, dann werden der Kolben und die Buchse durch die Anzahl Federn 105 nach rechts bewegt, wodurch es der Feder gestattet wird, den Käfig 95 mit sich fort zu bewegen und den Druck von den Rollen 9^· zu entfernen. Durch Verwendung des Lagers 96 können der Käfig 95 und der Dorn 92. von der Riemenscheibe 91 gedreht werden, ohne die Buchse 89 zu drehen.

Die Außenfläche des rechten Endes der Hülse 89 ist mit einem Gewinde II3 versehen, auf das eine Mutter 11^ aufgeschraubt wird, um die Vorwärtsbewegung der Hülse und des Käfigs sowie das Ausmaß des Zurückziehens der Rollen 9k zu begrenzen. Der

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Ring besitzt einen Schlitz 118, so daß er durch eine Schraube 119 nach Einstellung auf dem Gewinde 113 zusammengezogen werden kann. An dem Gehäuseende 109 ist durch Schrauben 122 ein rechteckiger Block 121 in einer solchen Lage befestigt, daß seine eine Seite gegen eine Abflachung 120 auf der Außenwand des Ringes anstößt, um den Ring an der Ausführung einer Drehbewegung auf dem Gewinde zu hindern. Es wird ein Werkstück in Form einer Stange oder einer Hülse in die Rollen 9h hinein vorwärts geschoben, wenn sich diese in der zurückgezogenen Stellung befinden, und Strömungsmittel von dem Durchgangsweg 112 fortgeleitet, um dem Kolben 102 eine Bewegung durch die Federn 105 nach rechts und dem Käfig 95 bei Bewegung der Rollen 9h mit ihm durch die Federn 97 ein Zurückziehen der Rollen zu gestatten. Beim Drehen des Käfigs und des Dornes bewegt sich das Werkstück automatisch an den Rollen vorbei, wenn diese in einem Winkel zur Achse des Dornes leicht versetzt sind. In dieser Anordnung kann das Werkstück vollständig durch die Poliervorrichtung hindurchgeführt werden, woraufhin die Zufuhr von Strömungsmittel durch den Kanal 112 die Buchse 89 und den Käfig 95 nach links bewegt und dadurch ein Zurückziehen der Rollen 9h gestattet, so daß ein weiteres Werkstück zwischen sie eingeführt werden kann. Das Werkstück könnte in die Rollen eingeführt werden, während das Ende eines vor ihm befindlichen fertig bearbeitet wird, um dadurch das Zurückziehen der Rollen auszuschalten.

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Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 3 gezeigt, wo an jedem Ende der Poliereinrichtung Mulden 82 auf Lagerelementen 83 gelagert sind, die in Richtung auf das Werkstück 117 zu und von ihm fort in der oben beschriebenen Weise einstellbar sind. Die Mulden 82 sind auf dem gegenüberliegenden Ende der Poliereinrichtung gelagert, um das Werkstück so zu lagern, daß die Wannen 85 und Ho sich darunter befinden, um das Kühlmittel in der oben beschriebenen Weise zu sammeln. Wenn somit ein Werkstück 117 sich von den Rollen $k herunterbewegt, dann bewegt sich das zweite Werkstück, das dagegen gehalten wird, in die Rollen hinein, so daß der Betrieb kontinuierlich sein kann. Die Werkstücke bewegen sich auf austauschbaren Streifen 125 aus Nylon, Teflon oder einem anderen reibungsarmen Material, um bei geringstem Reibungsverlust eine Lagerung für sie zu bieten_o Der Ring 30 besitzt einen nach innen verlaufenden ringförmigen Plansch 126, welcher sich in eine ringförmige Ausnehmung 127 eines Ringes 128 hineinerstreckt, der durch Schrauben 129 an der Abdeckung kk befestigt ist. Der gewundene Durchgang zwischen den zueinander passenden Oberflächen der Ringe 30 und 128 verhindert den Durchgang von Schmutz und. Ruß dort hindurch. In Fig. 2 haben der Riemen 4 3 und die Riemenscheibe 26 flache Seiten in Zusamraenwirkung miteinander, in Fig. k ist die Ober fläche der Riemenscheibe 91 durch seitwärts angeordnete Schlitze 123 unterbrochen, in welche Zähne \Zh der Innenseite des Riemens eingreifen, um eine schlupflose Verbindung dazwischen zu erzeugen«

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Um eine gleichmäßige Polierung über die gesamte Länge des Werkstückes zu erzeugen, wird die Luft für die Leitung 69 durch ein Filter, einen Regler und eine Schmiereinrichtung 131 geführt, an die die Speiseluftleitung 132 angeschlossen ist. Wenn die Rollen einen Punkt auf der Innenseite des Werkstückes erfassen, welcher einen geringeren als den genormten Durchmesser des Werkstückes hat, dann erhöht sich der Druck auf die Rollen und die Luft in der Leitung 69, der entlastet und durch das Regelventil der Vorrichtung konstant gehalten wird. Bei dieser Anordnung ist auf der Seite des Kolbens, auf die die Luft durch die Leitung 69 auftrifft, um einen Druck auf die Rollen auszuüben, immer ein im wesentlichen konstanter Luftdruck vorhanden· Dieses verhindert eine überlastung des Werkzeugs und mögliche Beschädigung desselben und erzeugt dabei auf allen Teilen der Werkstückoberfläche die gewünschte Oberflächenbearbeitung. Dieselbe Vorrichtung kann auf die gleiche Weise bei einem Werkzeug zur Anwendung kommen, welches auf der Außenseite eines Werkstückes wirksam wird, um während des Poliervorganges stets gleichmäßige Drücke aufrecht zu erhalten. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß an die Platte 12 und die Lagerung 8k eine Platte 133 i^m rechten Winkel angeschweißt oder anderweitig daran befestigt ist, um den Einbau zu verstärken.

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Claims

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Patentansprüche

Polierwerkzeug, gekennzeichnet durch eine Lagerung, ein Gehäuse auf dieser Lagerung, eine Spindel, Lagereinrichtungen zum Lagern der Spindel zum Umlauf innerhalb des Gehäuses, Antriebseinrichtungen zum Drehen der Spindel, einen Polierkopf auf dem vorderen Ende der Spindel mit einem Dorn und einem geschlitzten Käfig mit kegelstumpfförmigen Rollen innerhalb der Schlitze, einen Zylinder, einen Kolben in dem Zylinder zur relativen Bewegung des Dornes und des Käfigs zur Bewegung der Rollen in einen Eingriff mit der Oberfläche eines Werkstückes hinein, um ungeachtet von Schwankungen im Durchmesser des Werkstückes einen vorgegebenen Druck auszuüben, sowie Einrichtungen zum Zurückziehen der Rollen aus ihrem Eingriff mit dem Werkstück.
2. Polierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Begrenzung des Ausmaßes der auf die Rollen ausgeübten Rückziehbewegung vorgesehen sind.
3. Polierwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Begrenzungseinrichtung zurRßgelung des Ausmaßes der für die Rollen vorgesehenen Rückziehbewegung einstellbar ist.

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4. Polierwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung in einer flachen Riemenscheibe auf der Spindel besteht, sowie einem Motor auf der Lagerung, einer flachen Riemenscheibe auf dem Motor und einem . flachen Riemen zwischen den Riemenscheiben.
5. Polierwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenfläche der Spindelriemenscheibe ausgenommen ist und den angrenzenden Abschnitt des Gehäuses und der Lagereinrichtung diese überkragend aufnimmt.
6. Poliereinrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibenfläche seitlich liegende Schlitze aufweist, die zahnartige Vorsprünge zwischen einander bilden, und die Innenfläche des Riemens Zähne aufweist, um einen kraftSchlussigen Antrieb dazwischen zu bilden.
7. Polierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung senkrecht einstellbare Elemente aufweist und auf diesen einstellbaren Elementen eine Mulde gelagert ist, die sich zur Lagerung eines Werkstückes über den Polierkopf hinauserstreckt.
8. Polierkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel hohl ist und die Rollen nach innen eingestellt werden, um auf der Außenseite eines Werkstückes wirksam zu werden, das vollständig durch die Spindel hindurchgeführt werden kann.

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9. Polierwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung auf jeder Seite senkrecht einstellbare Elemente aufweist, sowie Mulden, die durch die einstellbaren Elemente unterhalb der vorderen und rückwärtigen Abschnitte der Spindel in einer solchen Stellung gelagert sind, daß sie das Werkstück an beiden Seiten lagern.
10. Polierwerkzeug nach Anspruch 71 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite der Mulde austauschbare Lagerelemente zur Zusammenwirkung mit dem Werkstück vorgesehen sind·

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